CN102574341B - 使反射器成形的方法 - Google Patents

Abstract

使用成形设备(620)来使反射镜(310)成形，所述成形设备(620)包含横杆(622)及附接到所述横杆的底部的水平部件(626)(在一些实施例中为转轮)阵列。调整所述部件阵列的高度以形成预定形状。将所述成形设备定位于反射镜上方以使得所述部件接触所述反射镜。使所述成形设备沿所述反射镜的长度移动以使得所述部件保持与所述反射镜接触。将框架附接到所述反射镜以使得当从所述反射镜移除所述成形设备时，所述反射镜大致保持所述预定形状。

Description

使反射器成形的方法

技术领域

背景技术

太阳能可用于通过使用反射镜将太阳辐射聚集于一个或一个以上接收器上来产生电。在一些实例中，日光加热接收器中的液体，从而通过使液体沸腾直接产生经加热加压液体(例如，气体或气体/液体混合物)或通过使经加热液体流经一个或一个以上热交换器以产生经加热加压液体间接产生经加热加压液体。在一些变化形式中，可在需要工艺蒸汽的应用中直接使用蒸汽。在一些变化形式中，经加热加压气体(例如，蒸汽)转动发动发电机的一个或一个以上涡轮。在其它实例中，所述接收器包含吸收所聚集日光且直接产生电的一个或一个以上光伏打装置。

用于此类布置中的反射镜经常是弯曲的。照惯例，通过使反射镜弯伏在经成形的模壳或模具上方来形成弯曲反射镜，接着将支撑框架粘附或以其它方式附接到所述反射镜，以使得所述反射镜在被附接到所述框架之后保持所述模壳或模具的形状。举例来说，通过此技术形成反射镜描述于第4,268,332及4,239,344号美国专利中。通过此技术形成的反射镜的典型制作公差是如此以致于可引入相当大的光学误差。在一些情况下，改善制作公差以减少误差可能费用过高。

发明内容

根据本发明的实施例，使用成形设备来使反射器成形，所述成形设备包含横杆及附接到所述横杆的底部的成形部件(在一些实施例中为转轮)阵列。调整所述阵列中的部件的高度以形成或描出对应于预定形状的弧。所述成形设备定位于反射镜上方，所述反射镜又上覆于反射镜支撑件上方以使得所述成形部件中的至少一些部件接触所述反射镜。在一些变化形式中，成形部件中的所有部件均接触反射镜。由成形部件在反射镜上施加力，且在施加力的同时使成形部件沿反射镜的表面移动以使得将预定形状赋予反射镜。将反射镜支撑件附接到反射镜以使得当从反射镜移除成形设备时，反射镜保持预定形状。用于在反射镜上施加力的成形部件可以是任何适合部件，例如，滚轮、转轮、可滑动垫、可滑动底座及类似物。在一些变化形式中，使成形部件沿反射镜的表面移动包括使成形部件沿反射镜的长度在大致垂直于由成形部件形成的弧的方向上平移(例如，通过滚动)。

在施加力的同时使成形设备沿反射镜的表面移动以将预定形状赋予反射镜可涉及压缩反射镜支撑件与反射镜之间含有可流动可硬化粘合剂的空间以使得在所述空间内重新分布粘合剂(且可将粘合剂从所述空间中挤出)，且将反射镜支撑件附接到反射镜以保持所述形状可包括使粘合剂硬化或固化。

在一些变化形式中，反射镜支撑件具有经设计以大体接近所要预定形状的轮廓，且在将反射镜附接到反射镜支撑件(例如，通过在空间上重新分布反射镜与反射镜支撑件之间的可流动粘合剂且接着使所述粘合剂固化)时成形设备提供对反射镜的形状的精细调节以使得所得反射器展现所要预定形状。

在一些变化形式中，成形设备可包括两个平行横杆。也就是说，顶部横杆可与将成形部件附接到其的底部横杆平行放置且放置于底部横杆上方。至少一个连接器可将顶部横杆连接到底部横杆。可通过调整连接器的长度来改变顶部横杆与底部横杆之间的距离。由成形部件描出的弧可归因于由不同长度连接器的分布、成形部件相对于底部横杆的高度的分布或其组合所诱发的底部横杆的曲率。

在所述方法的一些变化形式中，可将横杆耦合到安置于横杆的每一端上的垂直部件。在使成形设备沿反射镜的表面移动之前，可将一个或一个以上重物耦合到所述垂直部件以增加由所述部件施加的力。

在所述方法的一些变化形式中，可将横杆耦合到安置于横杆的每一端上且经定位而垂直于横杆的侧引导部件。可将侧引导部件与反射镜支撑件对准以使横杆维持大致垂直于使成形部件移动所沿的轴。

在所述方法的一些变化形式中，将横杆附接到稳定部件，所述稳定部件控制成形部件在沿反射镜的表面移动期间的运动。举例来说，稳定部件可包括安置于横杆的中间区段中且经定位而大致垂直于横杆的外伸叉架杆。外伸叉架杆可包括定位于接近外伸叉架杆的端部处的外伸叉架转轮、滚轮、可滑动底座或可滑动垫或类似物。定位成形设备可包括定位横杆以使得外伸叉架转轮或底座不接触反射镜。

用于使反射器成形的一些方法包括将反射镜放置于反射镜支撑件上，其中将可流动且可固化粘合剂安置于反射镜与反射镜支撑件之间的空间中。包括一个或一个以上成形部件的成形设备可用于在反射镜的表面上施加力以压缩反射镜与反射镜支撑件之间的空间。所述一个或一个以上成形部件形成或描出所要轮廓的弧。所述方法包括在施加力的同时使所述一个或一个以上成形部件沿反射镜的表面移动以在所述空间中重新分布粘合剂以使得所要轮廓应用于反射镜，且接着使粘合剂固化以使得将反射镜粘附到反射镜支撑件以维持所要曲率。

在所述方法的一些变化形式中，可使一个或一个以上成形部件沿反射镜的长度(例如，在大致垂直于由一个或一个以上成形部件形成的弧的方向上)平移(例如，通过滚动或滑动)。

所述方法的一些变化形式可包括沿反射镜表面旋转一个或一个以上成形部件同时所述一个或一个以上成形部件在反射镜的表面上施加力。

在一些变化形式中，一个或一个以上成形部件可包括经配置以跨越反射镜的表面滚动的滚轮。在一些变化形式中，一个或一个以上成形部件可包括经配置以跨越反射镜的表面滑动的底座。在一些变化形式中，成形部件可包括呈弧形状的连续弯曲可滑动表面。在一些变化形式中，成形部件可包括一个或一个以上滚轮围绕其旋转的单个弯曲轴。

本文中描述用于使反射器成形的设备。所述设备包括：横向横杆，其由框架支撑且经配置以延伸跨越上覆于反射镜支撑件上的反射镜的尺寸；及成形部分，其附接到所述横向横杆。所述成形部分形成对应于所要曲率的弧。所述设备的框架及横向横杆在使用时经定位以使得弧形成形部分在沿反射镜的表面移动的同时施加力以迫使反射镜抵靠在反射镜支撑件上以使得将所要曲率赋予反射镜。

在所述设备的一些变化形式中，成形部分可包括以具有不同高度的线性配置附接到横向横杆以形成弧的多个成形部件。在所述设备的一些变化形式中，成形部分可包括附接到横向横杆的单个成形部件。成形部件可以是可在施加力的同时沿反射镜的表面移动且不对反射镜表面产生不可接受的损害的任一适合部件。举例来说，成形部件可包括滚轮、转轮、可滑动底座、可滑动垫或上述装置中的两者或两者以上的任一组合。在一些变化形式中，成形部分可与横向横杆集成在一起，或成形部分及横向横杆可以是整体物项。

在一些变化形式中，成形设备可经配置以压缩反射镜支撑件与反射镜之间含有可流动粘合剂的空间同时迫使反射镜抵靠在支撑件上以使得在所述空间中重新分布粘合剂。

本文中所描述的方法及设备中的任一者均可适于使凸面、凹面或平面反射器成形。

本文中所描述的方法及设备中的任一者均可适于使供在太阳能集热器阵列中使用的反射器成形，例如，供在使用使日光指向塔式接收器的定日镜场的太阳能阵列中使用的反射器、供在线性菲涅耳反射器太阳能阵列中使用的反射器或在抛物面槽式太阳能阵列中的抛物面反射器。

附图说明

图1图解说明将太阳辐射聚集于架空管式接收器上的线性菲涅耳反射器阵列的实例。

图2图解说明用于线性菲涅耳反射器太阳能阵列的反射器的实例。

图3图解说明抛物面反射器的实例。

图4图解说明根据本发明的一些实施例的成形设备。

图5图解说明其中反射镜的一部分由粘合剂附接到框架的实例。

图6图解说明根据一些实施例的成形设备。

图7A到图7B图解说明使用其中将反射镜粘附到具有所要轮廓的支撑件的成形设备的工艺的实例。

图8图解说明成形设备的另一实例。

图9A到图9F图解说明可用于成形设备中的成形部件的布置的各种实例。

具体实施方式

应参考图式阅读以下详细说明，其中在所有不同图中相同参考编号指代相同元件。未必按比例绘制的图式描绘选择性实施例且并不打算限制本发明的范围。所述详细说明以实例方式而非限制方式图解说明本发明的原理。本说明将使所属领域的技术人员明确地制作并使用本发明，且描述本发明的数个实施例、更改形式、变化形式、替代方案及使用，包含目前被认为是实施本发明的最佳模式的方案。还应注意，除非上下文明确指示，否则本说明书及所附权利要求书中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”包含复数指代物。提及“约”一值或参数在本文中包含(且描述)涉及所述值或参数/秒的若干个实施例。举例来说，提及“约X”的说明包含“X”的说明。提及“从约X到约Y的范围”的说明包含“X”及“Y”以及介于X与Y之间的值的说明。除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解相同的意义。如果本章节中所述的定义与以引用方式并入本文中的专利、已公开专利申请案及其它公开案中所述的定义相反或以其它方式不一致，那么本章节中所述的定义优先于以引用方式并入本文中的定义。

太阳能阵列中的反射镜可经配置以将太阳辐射集中于一条线上，例如图1中所图解说明的线性菲涅耳反射器(LFR)阵列。反射器10围绕单个轴旋转以跟随太阳的路径并将太阳辐射反射到安置于反射镜上方的一个或一个以上高架接收器12上。图2图解说明可用于线性菲涅耳反射器阵列中的单个反射器10的实例。反射器10的长侧10a可具有介于约10米与约20米之间的长度，且短侧10b可具有介于约1米与约4米之间的长度。可将所述反射器划分成若干个段，每一段具有介于约1米与约5米之间的长度。反射器10可以是大致平坦(平面)，或沿短轴10b弯曲且沿长轴10a大致笔直。在所图解说明的实例中，反射器10的任一端上的环带14置于轴承上且可使反射镜围绕与长轴10a大致平行或重合的旋转轴俯仰以跟随太阳的路径但知晓用于反射器的其它安装与绕轴旋转方法。举例来说，反射器支撑件可配置于反射器下方以大致不在反射表面上面延伸，其中所述支撑件允许围绕大致平行于反射镜的长轴的轴进行枢轴旋转(例如，Mills的全文以引用方式并入本文中的第5,899,199号美国专利中所描述的反射器支撑件。)。在反射器的某些变化形式中，反射器的弯曲短侧的曲率半径可介于约10米与约80米之间或介于约20米与约50米之间或介于约20米与约40米之间。

通常，图1中图解说明其实例的LFR阵列经布置以使得数个反射器将太阳辐射集中于单个架空接收器上。阵列可包括多个接收器，其中数个反射器将太阳辐射集中到每一接收器上。在图3中图解说明其一个实例的抛物面反射器中，单个抛物面反射器(图3中的反射器310)将太阳辐射集中于定位于所述反射器的焦点处的单个接收器上(例如，图3中的接收器312)。在抛物面槽式系统中，反射器的焦点可以是约3米或小于3米，例如约3米、约2.5米、约2.2米、约2米、约1.8米、约1.7米、约1.6米、约1.5米，或甚至更少，例如约1.2米或约1米。

可通过将薄板反射镜附接(例如，粘附)到反射镜支撑结构来构成太阳能反射器。所得反射器的光学性质(例如，焦距、斜率误差、偏差度等)及集中质量可受下伏支撑结构影响。反射器的光学性质及集中质量还可受安置于反射镜与反射镜支撑件之间且用以将反射镜粘附到支撑结构的粘合剂的性质(例如，粘合剂稠度、厚度、厚度的均匀性等)影响。在一些情况下，将反射镜粘附到衬底的制作工艺可引入不期望的光学误差，例如，归因于反射镜的屈曲，或致使反射镜的轮廓偏离所要反射器轮廓的隆脊、折痕、凸块、滚动、气泡及类似物的形成。

所要反射器轮廓在一些情况下可以是平面的，且在一些情况下是弯曲成所要曲率半径，例如线性菲涅耳反射器、抛物面槽式反射器、球面反射器或抛物面反射器。所述曲率半径可以是相对大(例如，对于用于LFR系统中的反射器，介于约10米与约80米之间或介于约20米与约70米之间或介于约20米与约40米之间)或可以是相对较小(例如，对于抛物面槽式系统，约3米或小于3米，例如约3米、约2.5米、约2.2米、约2米、约1.8米、约1.7米、约1.6米、约1.5米、约1.2米或约1米)。所要反射器轮廓可以是凹面或凸面。

本发明的一些实施例涉及用于形成沿单个轴弯曲的反射器(例如，上文所描述的线性菲涅耳反射器阵列或抛物面反射器装置中的反射器)的设备及方法。一些实施例涉及用于形成沿两个轴弯曲的反射器(例如，球面或抛物面反射器)的设备及方法。一些实施例涉及用于形成平面反射器的设备及方法。

成形设备包括成形部分，所述成形部分包括一个或一个以上成形部件，其经配置以在反射镜的表面上向下压同时跨越反射镜的表面移动。所述一个或一个以上成形部件呈对应于所要反射器曲率的弧的形状。接着，在向反射镜施加力的同时使由一个或一个以上成形部件所描出的弧形跨越反射镜的表面移动(例如，平移或旋转)以将所要三维曲率赋予反射器。可由附接(例如，粘附)到经成形的反射镜的反射镜支撑件保持所要曲率。因此，根据本发明的各种实施例，成形设备包括成形部分，所述成形部分经调整以界定反射器沿短轴的形状且接着沿反射镜的长轴平移(例如，通过滚动或滑动)以使用于太阳能阵列的线性菲涅耳反射器或用于太阳能阵列的抛物面槽式反射器成形。在一些变化形式中，成形部分可与横向横杆集成在一起，或成形部分及横向横杆可以是整体物项。

成形部件可包括可借助充足力沿反射镜的表面移动(例如，平移或旋转)以使反射镜的轮廓成形而不会对反射镜的表面产生不可接受程度的损害的任一适合元件。在一些变化形式中，成形部件可包括用以与反射镜表面接触的转轮、滚轮、可滑动底座、可滑动垫、可滑动表面或类似物。在一些变化形式中，成形部件可包括一个或一个以上滚轮围绕其旋转的单个弯曲轴。在一些变化形式中，成形部件可包括具有经配置以沿反射镜的表面滑动的可滑动表面的单个弯曲弓形结构。

图4图解说明根据本发明的各种实施例的用于使反射镜成形的设备的实例。在此特定变化形式中，成形设备20包含成形部分，所述成形部分包括安装到框架27的横向(例如，水平)成形部件26(在此变化形式中，其被描绘为转轮)阵列。在此特定变化形式中，框架27包含顶部横向横杆22及底部横向横杆24。顶部横杆22(例如)通过托架29附接到垂直部件28。顶部横杆22经安置而平行于底部横杆24但从底部横杆24偏移。在一些实施例中，顶部横杆22可附接到垂直部件28以使得顶部横杆22的位置在使用时相对于垂直部件28不改变。顶部横杆22可由任一适合刚性材料形成，例如木材、塑料、陶瓷或金属(例如铝或钢)。

在图4中所图解说明的变化形式中，底部横杆24附接到顶部横杆22(例如，通过托架29)及一个或一个以上连接器25。底部横杆24可经附接以使得其位置相对于顶部横杆22是固定的，或底部横杆24可以准许调整底部横杆24的形状以界定待借助成形设备20成形的反射镜的曲率的方式附接到顶部横杆22(例如)以使得底部横杆24得到朝向顶部横杆22为凹面的曲率。举例来说，可通过将一个或一个以上(例如，多个)连接器25的高度调整为延伸于顶部横杆22与底部横杆24之间来调整底部横杆24的形状或曲率。连接器25可以是允许顶部横杆22与底部横杆24之间的位移量的调整的任一类型的连接器。举例来说，在一些变化形式中，连接器25可选自具有预设定长度的一组条棒类或销类连接器且沿横向横杆的长度分布以实现所要形状，例如，线性菲涅耳反射器或抛物面槽的剖面弧。在一些变化形式中，连接器25可包括穿过顶部横杆22及底部横杆24中的孔的螺纹条棒或螺栓。顶部横杆22及底部横杆24中的孔可分别是螺纹的或平滑的。一个或一个以上螺母可被拧到每一螺栓上且经放置而分别与顶部横杆22及底部横杆24中的一者或两者的底部侧、顶部侧或者顶部侧及底部侧两者接触。可通过转动螺母来调整底部横杆24相对于顶部横杆22的高度以延长或缩短(例如，升高或降低)连接器25。可使用除螺栓以外的其它可调整长度连接器或支撑件，其中非限制性实例包含夹紧或以其它方式附接到顶部及/或底部横杆的一个或一个以上条棒或销、具有开尾销的一个或一个以上条棒、摩擦配合到顶部及/或底部横杆中的孔中的一个或一个以上销、一个或一个以上齿合连接器、一个或一个以上叠缩连接器、一个或一个以上致动器(例如，线性致动器)。对于可调节长度连接器，可手动地或自动地进行调整(例如，通过致动器)。在一些变化形式中，单个成形设备可在顶部横杆与底部横杆之间采用一种以上类型的连接器，例如，所述连接器中的至少一个连接器可包括螺栓或螺纹条棒，而另一连接器可包括致动器或销。

在设备20的成形部分中，成形部件26附接到底部横向横杆24。成形部件26沿横杆24的长度分布。成形部件26阵列界定对应于所要反射器曲率的弧(由虚线41指示)(例如，沿单个轴弯曲的反射器(例如弯曲线性菲涅耳反射器或抛物面槽式反射器)的剖面弧)。在一些变化形式中，底部横杆24的曲率可界定所要弧，以使得成形部件26在横杆24下面延伸的高度是固定的。在其它变化形式中，成形部件26在横杆24下面延伸的高度可以是变化的以提供所述曲率的至少一部分以形成所要弧。

为使具有单个曲率轴的反射器成形，成形设备可配备有一个或一个以上成形部件以允许使所述成形设备在反射镜的表面上方平移以将所要三维形状赋予反射镜而不损害反射镜的表面。举例来说，描出对应于所要曲率的弧的一组转轮或其它滚轮可附接在底部横杆下面。在其它变化形式中，单个弯曲滚轮可提供所要弧形状。对于图4中所图解说明的特定变化形式，转轮26阵列附接到底部横杆24且沿底部横杆24的长度分布。转轮26在反射镜上方滚动以使反射镜成形。可通过连接器25使底部横杆24成形以使得所述阵列中的每一转轮的所得高度是相对于所述阵列中的第一或最后一个转轮26a的高度而设定。在一些实施例(参见，(例如)图6及相关说明)中，转轮26可直接连接到顶部横杆22以使得每一转轮的高度可经调整以界定赋予反射镜的形状，且在这些实施例中的一些实施例中，底部横杆24可不存在于成形设备中。在一些实施例中，可调整底部横杆24及转轮26相对于顶部横杆22的位置。转轮26的外部表面可由以下材料形成：当转轮26在反射镜上方滚动时大致不毁坏、划损或以其它方式损害反射镜的表面，例如塑料、软木、橡胶、毛毡、织物、某些纸(例如透镜级纸)或类似物。在一些实施例中，替代转轮作为成形部件，可使用平滑、非旋转可滑动底座。接触反射镜的底座的表面可包括将在反射镜的表面上方容易地滑行的平滑塑料或任一其它适合材料(例如，软木、橡胶、毛毡、织物或透镜级纸)。期望成形部件在使用时大致不压缩或在使用时压缩已知量，且不会不可接受地损害反射镜的表面。适合的低摩擦材料的实例是可从杜邦(DuPont)购得的Delrin^TM塑料。在某些变化形式中，可将润滑剂施加到转轮或底座以促进滑动而不损害反射镜表面。在一些变化形式中，底部横杆本身的下表面37可经配置以沿反射镜表面平移而不会不可接受地损害反射镜的表面(例如，经由使用低摩擦涂料或润滑剂)。在某些情况下，可在成形之前将牺牲保护层(例如，薄聚合物膜)应用于反射镜表面，且接着在(例如)用于太阳能领域中之前将其移除。尽管在图4中所图解说明的实例中展示沿横向横杆的长度分布有16个转轮，但端视(举例来说)反射镜的大小及使反射镜成形时所要求的准确度，可使用更多或更少的转轮。在一些情况下，单个成形设备可采用一种以上类型的成形部件来促进沿反射镜的表面的移动，例如，一个或一个以上滚轮与一个或一个以上可滑动底座的组合。

应注意，可以各种方式实现一个或一个以上成形部件跨越反射镜的表面的移动。举例来说，可(例如)通过使成形设备沿反射镜的长度平移而使成形设备相对于反射镜移动。在一些变化形式中，可使成形设备的成形部分相对于反射镜移动，而成形设备的一个或一个以上其它组件保持静止，例如机座、导轨、轨道、狭槽或类似物。在一些变化形式中，可使反射镜相对于静止成形设备移动。在一些变化形式中，可使反射镜移动同时可使成形设备的至少一成形部分移动。

在一些实施例中，成形设备包含一个或一个以上引导部件以引导成形部件沿反射镜的表面的移动。举例来说，引导部件可用以在成形设备沿反射镜的长度平移时引导成形设备的定位。举例来说，引导部件可包括与平移方向对准的机座、轨道、导轨、狭槽或类似物。引导部件可经定位而沿反射镜的待成形的侧、在反射镜下面或在反射镜的上面。引导部件可与成形设备集成在一起，或可以是独立装置。对于图4中所图解说明的变化形式，设备20包含侧引导部件30，其定位于顶部横杆22及底部横杆24之一个或两个侧上。在一些变化形式中，仅一个侧引导部件30定位于顶部横杆22及底部横杆24的一个侧上。引导部件(例如，侧引导部件)可与其上安装反射镜的反射镜支撑件的侧对准，或与形成于反射镜周围的另一框架或支撑件对准。在一些变化形式中，引导部件(例如，侧引导部件30)可经配置以使顶部横杆22及底部横杆24保持垂直于使成形设备平移(例如，滚动)所沿的轴38。

在一些实施例中，一个或一个以上稳定装置可并入为成形设备的部分或连同成形设备一起使用。当使一个或一个以上成形部件沿反射镜移动时，稳定装置可用于控制所述一个或一个以上成形部件的运动(举例来说)以控制侧向移动、前后移动或旋转移动、扭转、俯仰、摇摆、偏航及类似移动。稳定装置可以是成形设备的集成部分或可以是连同成形设备一起使用的独立装置。稳定装置可包括延伸到成形设备的前面及/或侧面的一个或一个以上稳定臂或外伸叉架。对于图4中所图解说明的实例，成形设备20包含在接近转轮26阵列的中心的位置中分别连接到顶部横杆22及底部横杆24中的一者或两者的外伸叉架杆32。一个或一个以上接触部件34(在此实例中图解说明为转轮)可附接到外伸叉架杆32的端部。接触部件34可经定位以使得其在相对于待成形的反射镜适当地对准成形设备时不接触反射镜；其仅在成形设备向前或向后倾斜时接触反射镜。接触部件34可配置为转轮、可滑动底座、可滑动垫或类似物以使得当其接触反射镜时其可沿反射镜表面滚动或滑动而不会不可接受地损害所述表面。

图6中图解说明成形设备的另一变化形式。成形设备620包含安装到框架627的横向(例如，水平)成形部件626阵列。框架627包含顶部横向横杆622。顶部横杆622(例如)通过托架629附接到垂直部件628。在一些实施例中，顶部横杆622可附接到垂直部件628以使得顶部横杆622的位置相对于垂直部件628不改变。顶部横杆622可由任一适合刚性材料形成，例如木材、塑料、复合材料、陶瓷或金属(例如铝或钢)。手柄636可用于使成形部件跨越反射镜表面移动。一个或一个以上引导部件630可用于引导成形部件的移动。举例来说，一个或一个以上引导部件630可用于引导成形部件沿垂直于横向横杆622的方向638的平移。如上文所描述，包括一个或一个以上接触部件634(例如转轮)的稳定装置632可用于帮助将成形部件定位于待成形的反射镜上方且用于帮助在移动期间稳定成形设备的成形部件及其它部分。

在此特定变化形式中，设备620的成形部分641包括多个成形部件626。成形部件626附接到顶部横杆622且在顶部横杆622下面延伸。成形部件626沿横杆622的长度分布。成形部件626在横杆622下面延伸的高度经调整以使得由成形部件626的端部描出弧640。在一些变化形式中，连接器625(例如，条棒类连接器)将成形部件626连接到横杆622。

如同图4中所图解说明的变化形式中的成形部件26，成形部件626可以是满足以下条件的任一适合部件：可借助充足力沿反射镜的表面移动(例如，平移)以使反射镜的轮廓成形而不会不可接受地损害反射镜的表面。举例来说，成形部件626可包括用以与反射镜表面接触的转轮、滚轮、可滑动底座、可滑动垫及类似物。可以任一适合方式调整成形部件626的高度以(例如)通过改变成形部件626与横向横杆622之间的连接器625的高度来形成对应于所要反射器轮廓的弧640，如图6中所图解说明。在一些变化形式中，一个或一个以上滚轮围绕其旋转的弯曲轴可作为成形部件用以描出弧640。在一些变化形式中，具有可滑动表面的弓形部件可作为成形部件用以描出弧640。

任一适合类型的连接器(例如，可调整长度连接器)可用于将成形部件连接到横向横杆。举例来说，连接器625可包括经拧螺丝以配合到横杆622中的螺孔中或穿过横杆622中的畅通孔的条棒类元件，且可使用定位到连接器625的螺纹端上的螺母来调整高度。在某些变化形式中，可使用一个或一个以上夹钳、销(例如，开尾销)或类似物来设定成形部件相对于横向横杆的高度。在一些情况下，可将连接器625摩擦配合到横杆622中的开口中以设定高度。在一些情况下，可采用允许成形部件相对于横杆的离散高度调整的齿合机构或其它机构。在一些变化形式中，成形部件626(或连接器625)可选自具有预定高度的一组部件(或连接器)且接着将其沿横杆622的长度分布以设定弧640。

对于本文中所描述的成形设备中的任一者，成形部件之间的间距可经选择以使得成形设备给经轮廓化反射镜表面提供充足均匀性，即用以减少与所要反射镜轮廓的偏离。举例来说，成形部件之间的间距可经选择以提供必需量的力从而提供所要反射镜轮廓以减少或大致消除跨越反射镜的宽度及/或沿反射镜的长度的凸块、分级、条带、隆脊或类似物的存在。在一些情况下，成形部件的大小或密度可经选择以增加或减小由每一成形部件施加的力/单位面积。

应注意，成形部件之间的间距无需跨越成形设备的长度为均匀。举例来说，成形部件可更密集地堆积于其中需要更大力的区中，例如，成形部件可更靠近地定位于接近成形设备的中心处。在一些情况下，可期望将成形部件更靠近地定位于接近成形设备的一个或两个侧处。

尽管图4及图6中所图解说明的成形部件展示为沿横向横杆的长度布置成线性配置，但成形部件可跨越横向横杆布置成非线性配置。举例来说，如图9A中所图解说明，成形部件926沿横向横杆922的长度布置成多个行。举例来说，可在其中期望减少由单个成形部件施加的力/单位面积的情况下使用多个成形部件行。图9A提供如安装到横杆922的底部表面924的成形部件926的平面图。图9B提供沿横向横杆922的其中将成形部件926附接到其的侧923的侧面剖面图。如所展示，成形部件926描出对应于所要反射器曲率的弧941。图9C到图9D图解说明成形部件的另一非线性布置。图9C提供如安装到横杆1022的底部表面1024的成形部件1026的平面图。图9C提供沿横向横杆1022的其中将成形部件1026附接到其的侧1023的侧面剖面图。如所展示，成形部件1026描出对应于所要反射器曲率的弧1041。成形部件1026分布成多个行中，但一个行中的成形部件的布置不同于另一行中。举例来说，第二成形部件行可优选群集于接近弧1041的中心区处。多个成形部件行可经布置以形成箭头状或人字形配置，其中较少的(或更靠近地隔开的)成形部件布置成沿反射镜的长度进行平移的行中且较多的(或更宽松地间隔开的)成形部件布置成下一行。应指出，横向横杆可呈非线性配置，例如，横杆可以是弯曲的或者沿移动方向呈人字形或船头形。图9E到图9F提供具有成形部件的非线性布置的非线性横向横杆的实例。图9E提供如安装到横向横杆1122的底部表面1124的成形部件1126的平面图。图9F提供横向横杆1122的其中将成形部件1126附接到其的侧1123的侧面剖面图。如所展示，成形部件1126描出对应于所要反射器曲率的弧1141。

在一些情况下，成形部件可与已沿反射镜的长度施加的粘合剂(例如，已沿反射镜的长度以连续或间断条带施加的粘合剂)的区大致对准。在一些变化形式中，粘合剂的位置可对应于反射镜下方的物理支撑件，例如肋条、撑架、波纹物及类似物。接着，由成形设备施加的向下力可与那些物理支撑件局部对准。举例来说，现参考图7A，成形设备701包含成形部件702，其向下按在反射镜706上同时沿反射镜的表面的长度(从纸张的平面中)平移(例如，滚动)。所述反射镜由波纹支撑件703支撑。沿波纹支撑物703的隆脊704以连续或间断条带施加可流动可硬化粘合剂707。如图7B中所展示，在已使用成形设备来轮廓化反射镜表面之后，压缩支撑件703与反射镜706之间的空间705，从而导致空间705中可流动未固化粘合剂的重新分布(在一些情况下，将所述粘合剂从空间705中挤出)。接着，粘合剂可经固化以使得将反射镜706粘附到具有所要轮廓的支撑件703。

在一些实施例中，成形设备的横向横杆是足够宽以横跨反射器的剖面尺寸(例如，如图2中所图解说明的反射镜10b的短侧)。对于线性菲涅耳反射器，横向横杆可横跨介于宽约1米与约4米之间的距离。用以实现成形装置(例如，如上文所描述的滚轮、转轮或底座)的平移的成形部件可经间隔开以使得减少由滚轮或底座赋予的沿反射镜的宽度及/或长度的任何量的条带、隆脊、折痕等。在一些实施例中，举例来说，将用以实现平移的成形部件(例如，如图4中所图解说明的部件26)间隔开约2厘米与约50厘米之间或约4厘米与约40厘米之间。

任一适合类型的反射镜可连同本文中所描述的反射镜成形设备及反射镜成形方法一起使用。如本文中所使用的“反射镜”意在涵盖任一反射表面，例如，背反射玻璃、反射聚合物板、反射金属箔及类似物。反射镜可以是板状且足够薄以允许如本文中所描述的成形。在一些变化形式中，可使用具有反射背衬的玻璃反射镜。举例来说，可使用包括背反射低铁玻璃的太阳能反射镜，例如，由圣戈班(Saint-Gobain)、PPG工业公司及各种其它玻璃与反射镜制造商所制造的反射镜。可使用具有约0.5毫米、约1毫米、约2毫米、约3毫米、约4毫米或约5毫米的厚度的反射镜。在一些变化形式中，可如本文中所描述将薄金属箔反射镜成形。

任一适合类型的可流动且可硬化粘合剂可用于使用本文中所描述的设备及方法来将反射镜粘附到反射镜支撑件。举例来说，可使用聚氨酯粘合剂、基于环氧树脂的粘合剂或基于硅酮的粘合剂。如本文中关于粘合剂所使用的“固化”或“硬化”意在涵盖导致粘合剂固定以使得反射镜刚性地附接到反射镜支撑件的任一类型的干燥、凝结(包含热凝结)或化学固化工艺。可在室温下或在高温下使粘合剂固化或硬化(例如，借助使用热气枪、热空气喷嘴或类似物)。在一些变化形式中，粘合剂可以是单部分可固化粘合剂或两部分可固化粘合剂。举例来说，单部分湿固化聚氨酯粘合剂(例如，可从西卡(Sika)公司(密歇根州麦迪逊高地(Madison Heights，MI))购得的Sikaflex^TM 252)可适合于将约3毫米厚的反射镜粘附到反射镜支撑件。可基于对经成形的反射器的最终使用要求(包含机械及环境要求)、正附接到反射镜支撑件的反射镜的厚度、反射镜的曲度、反射镜与反射镜支撑件之间的粘合剂的厚度而选择粘合剂性质，例如未固化时的粘度、固化时间、固化条件、固化后的回弹性、弹性、抗拉强度、抗切强度、收缩性等。在一些变化形式中，可以胶带形式施加粘合剂。

本文中所描述的成形设备中的任一者均可经调整以改变正建造的反射镜的形状。如文中所描述，可由上文所描述的设备通过适当地调整由一个或一个以上成形部件(例如，转轮、滚轮或底座的高度)描出的弧的曲率来使短或长焦距反射镜成形。

本文中所描述的反射镜成形设备可用于使如下反射镜成形。现参考图5，反射镜40通常由粘合剂42连接到反射镜支撑件44。反射镜支撑件及经固化粘合剂维持反射镜的形状。反射镜定位于反射镜支撑件上且可流动可固化粘合剂安置于所述反射镜与所述框架之间。如上文所描述，底部横杆(如果存在)的位置及/或一个或一个以上成形部件526(例如，转轮)的位置经调整以形成对应于反射镜的所要最后形状的弧。在反射镜与框架之间的粘合剂固化之前且当粘合剂仍是可流动时，如本文中所描述的成形设备(其一些实例图解说明于图4、图6、图7A、图8或图9A到图9F中)的成形部分定位于反射镜的一个端上方且经定位而抵靠在反射镜上(例如，降低到所述反射镜上)以使得(一个或一个以上)成形部件526接触反射镜的表面。接着，由成形部件向反射镜施加力(例如，向下力)，此导致反射镜与反射镜支撑件之间的任何空间的压缩，从而导致其间的空间中可流动未固化粘合剂的重新分布以使得反射镜的表面遵循由成形设备的成形部件所赋予的曲率。当施加力时，使成形部件沿反射镜的表面移动以将所要三维轮廓赋予反射镜(例如，沿单个轴弯曲的反射镜或者球面或抛物面反射镜)。可由成形设备使用任一适合方法(例如，通过成形设备本身的重量)施加力，或可施加一个或一个以上重物。举例来说，对于图4中所图解说明的变化形式，可从垂直部件28的端上的挂钩39悬挂重物。所施加的力的量可取决于例如未固化粘合剂的劲度或粘度、赋予反射镜的曲率及/或使成形部件跨越表面移动的速率等特性。所使用的力的量足以将粘合剂压缩为足够使得反射镜采取由成形设备界定的形状。

接着，使成形设备沿反射镜的长度移动(例如，通过滚动或滑动使所述成形设备平移)。举例来说。可由人、耦合到驱动装置的电机、或致动器来使成形设备平移。举例来说，对于图4中所图解说明的设备，可通过推动顶部横杆22及底部横杆24的端部上的手柄36来提供平移力。图5图解说明其中在通过粘合剂42(其可施加为连续层、施加为连续或间断焊道或者施加于特定位置处)连接到反射器支撑件44的反射镜的一部分上方滚动成形部件(例如，转轮526)的变化形式。由一个或一个以上成形部件向下推动反射镜剖面中的任何顶峰、隆脊、折痕、凸块及类似物直到由成形部件沿成形设备的长度提供的弧形曲线与反射镜接触为止。通过压缩由反射镜40与框架44之间的未固化粘合剂42占用的空间从而导致粘合剂的重新分布来消除反射镜40的实际形状与由成形设备界定的形状之间的偏离，粘合剂的重新分布可包含或可不包含从反射镜40与框架44之间挤出过量粘合剂42。在反射镜与框架之间的粘合剂固化之前使成形部件沿反射镜的表面移动(例如，通过滚动或滑动使所述成形部件平移)。

在一些情况下，成形设备的成形部件的曲率及反射镜支撑件的形状可是如此以致于经固化粘合剂的相对均匀厚度产生于经成形的反射器中的反射镜与反射镜支撑件之间。在一些变化形式中，反射镜支撑件的形状与由成形设备界定的曲率之间存在稍微不匹配(例如，曲率的不匹配、表面粗糙等)以使得经固化粘合剂的厚度在经成形的反射器内有所不同。举例来说，在一些情况下，反射镜支撑件的形状可大体接近于所要反射镜曲率(例如)以节省制作反射镜支撑件时所需的设计工作或成本。在一些情况下(例如，当所要曲度稍小时)，将反射镜粘附到其的反射镜支撑件的表面基本上是平面。

在一些变化形式中，可将粘合剂施加为具有约0.25英寸(约6毫米)的厚度的焊道且借助成形设备施加压缩以使得经成形的反射器中的经固化粘合剂的厚度是约0.125″(约3毫米)。在一些变化形式中，反射镜支撑件与反射镜之间的经固化粘合剂的厚度是大致均匀(例如，恒定地相差不超过约0.5毫米或小于0.5毫米)。在一些变化形式中，反射镜支撑件与反射镜之间的经固化粘合剂的厚度相差约1毫米、约2毫米、约3毫米、约4毫米或约5毫米。举例来说，在经成形的反射器中，经固化粘合剂的厚度可在约1毫米与约4毫米之间或在约2毫米与约4毫米之间或在约1毫米与约5毫米之间或在约0.5毫米与约6毫米之间变化。

成形设备(例如，图4、图6、图7A到7B及图9A到图9F中所图解说明的那些成形设备)的一些实施例可经配置而用于使平面反射镜成形或用于使沿一个维度的反射镜的曲率成形以制作(例如，用于LFR阵列或抛物面槽式太阳能阵列的)线性凸面或线性凹面反射镜。成形设备的其它实施例可经配置而用于使沿两个维度的反射镜的曲率成形(例如)以制作抛物面或球面反射镜。图8中图解说明此成形设备的实例。在那种情况下，成形设备820包括第一横向横杆822及第二横向横杆823，其可或可不经定向而正交于第一横向横杆。将一种成形部件布置附接到所述横向横杆中的每一者，在所述布置处成形部件沿横杆的长度分布且从横杆延伸而相对于横杆具有不同高度以使得所述成形部件的端部绘绘成轮廓。再次参考图8，成形部件824附接到第一横杆822且以不同高度从横杆822延伸以使得成形部件824的端部绘出轮廓840。成形部件826附接到第二横杆823且以不同高度从横杆823延伸以使得成形部件824的端部绘出轮廓841。两个横杆822及823之间的角度825可以是固定的或可变的，例如，接点850可包括固定接头(例如，x-y平面(如图8的插图中所指示)中的固定右角接头)或可旋转接头(例如，可锁定在所要位置处的可旋转接头)。如果接点850包括可旋转接头，那么其可经配置以允许横杆822及823在x-y平面中或在y-z平面中或在x-y平面及y-z平面两者中相对于彼此旋转。

为使反射器成形，如图8中所图解说明的设备820可经调整以使得成形部件824及826中的至少一些部件接触搁置于具有预定曲率的支撑件上方的反射镜的表面(例如，如图5中所展示)。可由成形设备的成形部件向反射镜施加力以迫使反射镜抵靠在支撑件上，且接着可使成形部件在仍向反射镜施加力的同时沿反射镜的表面移动以将支撑件的预定曲率赋予反射镜。可围绕(例如)z轴旋转或扭转设备820，其中旋转中心与接头850对准，以致使成形部件在仍施加力的同时沿反射镜的表面移动。举例来说，可向反射镜施加力，此导致反射镜与支撑件之间的空间的压缩及安置于所述空间中的可流动粘合剂的重新分布。一旦反射镜的表面已经成形以减少或移除凸块、隆脊及与所要轮廓的任何其它偏离，即可使粘合剂硬化(例如，固化或凝结)以使得如此成形的反射器维持所要经轮廓化反射表面。

预见除图8中所图解说明的成形设备的变型以外的变型，其包括两个以上横向横杆，其中多个成形部件随着相对于每一横杆的高度的分布从所述横向横杆延伸以沿所述横杆的长度绘出轮廓。举例来说，成形部件可包括三个或四个(或甚至更多个)横向横部件，其各自具有从其延伸的可变高度成形部件以沿每一横杆的长度绘出轮廓。多个横向横杆可一起耦合于位于中心的接点(类似于图8中的接点850)处，所述接点可以是固定的或可旋转的。

包括各自具有从其延伸的多个成形部件的两个或更多个横向横杆的成形设备(例如，图8中所图解说明的设备820)还可包含：支撑结构，其用以允许相对于上覆于经轮廓化框架上方的反射镜定位所述设备；稳定部件，其用以控制俯仰、摇摆及其它不期望的运动；固定物，其用以允许悬挂重物以增加由成形设备施加的向下力；手柄，其用以允许手动地定位所述设备；一个或一个以上电机或驱动装置，其用以允许自动地定位所述设备的移动。此外，任何适合成形部件均可与例如图8中所图解说明的成形设备等成形设备一起使用。举例来说，在各种实施例中可使用转轮、滚轮、垫、可滑动底座、可滑动表面或其组合。在一些变化形式中，可将多于一种类型的成形部件附接到单个横向横杆。举例来说，可将一种类型的成形部件(例如，滚轮)用于接近横杆的中心处以与所述轮廓的低点对应，且可将另一种类型的成形部件(例如，可滑动垫)用于接近横杆的外边缘处。在一些变化形式中，可将一种类型的成形部件用于附接到一个横向横杆，且可将另一种类型的成形部件用于附接到另一横向横杆。

本文中所描述的成形设备或反射器成形方法中的任一者均可用于使平面、线性凸面、线性凹面、球面凹面、球面凸面、抛物凹面或抛物凸面反射器成形。

尽管已详细描述本发明，但所属领域的技术人员应了解，在给出本揭示内容的情况下，可对本发明作出修改而不背离本文中所描述本发明概念的精神。因此，并不打算将本发明范围限于所图解说明且描述的特定实施例。

Claims (19)

1.一种使用成形设备来使反射器成形的方法，所述成形设备包括横杆及附接到所述横杆的底部的成形部件阵列以形成预定形状，所述方法包括：

将所述成形设备定位于反射镜上方以使得所述成形部件的至少一部分接触所述反射镜的表面；

使所述成形部件沿所述反射镜的所述表面移动以使得所述成形部件施加力以将所述预定形状赋予所述反射镜；及

将反射镜支撑件附接到所述反射镜以使得当从所述反射镜移除所述成形设备时，所述反射镜保持所述预定形状；

其中：

将所述横杆附接到稳定部件，所述稳定部件控制所述成形设备在所述成形部件沿所述反射镜的所述表面移动期间的运动；

所述稳定部件包括安置于所述横杆的中间区段中且经定位而垂直于所述横杆的外伸叉架杆；

将至少一个外伸叉架转轮定位于接近所述外伸叉架杆的端处；且

定位所述成形设备包括定位所述横杆以使得所述外伸叉架转轮不接触所述反射镜。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述成形部件中的至少一者包括转轮。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述横杆是底部横杆，且所述成形设备进一步包括：

顶部横杆；及

至少一个连接器，其将所述顶部横杆连接到所述底部横杆。

4.根据权利要求3所述的方法，其中配置所述连接器以使得可通过调整所述连接器来改变所述顶部横杆与所述底部横杆之间的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其包括将一个或一个以上重物连接到所述横杆以增加由所述成形部件施加的力。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述横杆附接到安置于所述横杆的每一端上且经定位而垂直于所述横杆的侧引导部件，所述方法进一步包括：

将所述侧引导部件与所述反射镜支撑件对准以使所述横杆维持垂直于使所述成形部件移动所沿的轴。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使所述成形部件沿所述反射镜的所述表面移动压缩所述反射镜支撑件与所述反射镜之间含有可流动且可硬化粘合剂的空间，以使得重新分布粘合剂且所述部件将所述预定形状赋予所述反射镜，且将所述反射镜支撑件附接到所述反射镜以保持所述形状包括使所述粘合剂硬化。

8.根据权利要求1所述的方法，其中使所述成形部件沿所述反射镜的所述表面移动包括使所述成形部件沿所述反射镜的长度平移。

9.一种使反射器成形的方法，所述方法包括：

将反射镜放置于反射镜支撑件上，其中将可流动且可硬化粘合剂安置于所述反射镜与所述反射镜支撑件之间的空间中；

使用包括外伸叉架杆及一个或一个以上成形部件的成形设备在所述反射镜的表面上施加力以压缩所述反射镜与所述反射镜支撑件之间的所述空间；所述一个或一个以上成形部件形成对应于所要轮廓的弧；及

使呈所述弧形式的所述一个或一个以上成形部件沿所述反射镜的所述表面移动，同时向所述反射镜表面施加力以在所述空间中重新分布所述粘合剂以将所述所要轮廓赋予所述反射镜，其中在移动期间所述成形设备经定位以使得所述外伸叉架杆不接触所述反射镜；及

使所述粘合剂硬化以使得将所述反射镜粘附到所述反射镜支撑件以维持所述所要轮廓。

10.根据权利要求9所述的方法，其包括使所述一个或一个以上成形部件沿所述反射镜的长度平移，同时在所述反射镜的所述表面上施加力。

11.根据权利要求9所述的方法，其包括使所述一个或一个以上成形部件旋转，同时在所述反射镜的所述表面上施加力。

12.根据权利要求9所述的方法，其中布置多个成形部件以形成所述弧。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或一个以上成形部件包括经配置以跨越所述反射镜的所述表面滚动的滚轮。

14.根据权利要求9所述的方法，其适于使供在太阳能集热器中使用的反射器成形。

15.根据权利要求14所述的方法，其适于使供在线性菲涅耳反射器太阳能阵列中使用的反射器成形。

16.根据权利要求14所述的方法，其适于使抛物面槽式太阳能阵列中的反射器成形。

17.一种用于使反射器成形的设备，所述设备包括：

横向横杆，其由框架支撑且经配置以延伸跨越上覆于反射镜支撑件上的反射镜的尺寸；

成形部分，其附接到所述横向横杆，呈弧形状的所述成形部分对应于所要曲率，

稳定部件，其附接到所述横向横杆，所述稳定部件包括安置于所述横向横杆的中间区段中且经定位而垂直于所述横杆的外伸叉架杆；及

至少一个外伸叉架转轮，其定位于接近所述外伸叉架杆的端处；

其中：

所述框架及所述横向横杆在使用中经定位以使得所述弧形成形部分在沿所述反射镜的表面移动的同时施加力以迫使所述反射镜抵靠在所述反射镜支撑件上，以使得将所述所要曲率赋予所述反射镜。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述成形部分包括附接到所述横向横杆以形成所述弧的多个成形部件。

19.根据权利要求17所述的设备，其经配置以压缩所述支撑件与所述反射镜之间含有可流动粘合剂的空间，以使得在迫使所述反射镜抵靠在所述支撑件上的同时在所述空间中重新分布所述粘合剂。